DE3723133C1

DE3723133C1 - Fraes-Werkzeug fuer eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine zum Herstellen einer profilierten aufgeweiteten Bohrung

Info

Publication number: DE3723133C1
Application number: DE3723133A
Authority: DE
Inventors: Beck Hans W; Siegmar Nikstat
Original assignee: GTE Valeron Corp
Current assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Priority date: 1987-07-13
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1988-07-14
Also published as: US4813828A

Description

Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Ein Werkzeug dieser Gattung wird in dem Aufsatz "Fräsbohren und andere Bohrtechnologien", tz für Metallbearbeitung, 81. Jahrgang, 1987, Heft 3/87, S. 21, 22 beschrieben. Bei dem dort geschilderten Werkzeug zum "Fräsbohren" ist der umlau fende Fräser am vorderen Ende der stationären Bohrstange angebracht, derart, daß beim Einfahren der Bohrstange in das umlaufende Werkstück der Fräser im Bereich um die Bohrungs mitte Werkstückmaterial wegfräst. Eine an der Bohrstange angebrachte Aufbohrschneide sorgt dann für die Fertigbear beitung. Ein Vorteil dieses Fräsbohrens, bei dem somit ein Fräs- und Bohrvorgang kombiniert werden, besteht darin, daß kurze Späne entstehen und daher eine gute Spankontrolle möglich ist. Auch ist eine ausreichend hohe Schnittgeschwin digkeit über den gesamten Bohrungsgrund gewährleistet. Pro filierte Bohrungen lassen sich allerdings mit dem "Fräs bohren" nicht herstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß es zum Herstellen aufgeweiteter profilierter Bohrungen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn zeichnete Erfindung gelöst.

Aus der DE 23 41 396 B2 ist bereits ein Fräswerkzeug zum Bearbeiten von Werkstückinnenbohrungen bekannt, bei dem der Fräser zur Bohrstange radial verstellbar ist. Hierbei han delt es sich jedoch um ein Einstichwerkzeug, bei dem die Fräserschneiden während der Bearbeitung axial stillstehen; eine axiale Vorschubbewegung ist bei diesem Fräswerkzeug nicht möglich, da die Fräserwelle während der Bearbeitung außerhalb der Werkstückbohrung an beiden Enden abgestützt wird. Dieses Fräswerkzeug ist daher zur Herstellung profi lierter Innenbohrungen nicht geeignet.

Im Gegensatz hierzu ist bei dem erfindungsgemäß ausgebilde ten Fräswerkzeug eine axiale und radiale Zustellung der Fräserschneiden über zwei NC-Achsen möglich. Die axiale Zustellung ergibt sich durch die Axialbewegung der Bohr stange, während die radiale Zustellung durch die radiale Verstellung des Fräsers relativ zur Bohrstange erfolgt. Das Fräswerkzeug kann daher beim Herausziehen der Bohr stange aus der vorgefertigten Bohrung des Werkstückes einer profilierten Kontur nachfahren. Der Fräser führt hierbei die Fertigbearbeitung der profilierten Bohrung durch. Durch Verwendung des Fräsers entstehen kurze Späne, so daß eine gute Spankontrolle gegeben ist. Die Folge sind hohe Pro duktionssicherheit und lange Standzeiten.

Zweckmäßigerweise ist die Bohrstange stationär, während das Werkstück umläuft. Die Relativdrehung zwischen Bohrstange und Werkstück kann jedoch auch durch ein Drehen der Bohr stange erzielt werden.

Die radiale Verstellung des Fräsers relativ zur Bohrstange erfolgt entweder über eine Exzenterspindel, deren Drehachse gegenüber der Bohrstangenachse radial versetzt ist und die in der Bohrstange drehbar ist, oder über einen Schieber, der an der Bohrstange radial verschiebbar angebracht ist.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Fräswerkzeug zum Herstellen einer aufgeweiteten, profilierten Bohrung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Werkstück nach Fig. 1;

Fig. 3 verschiedene Bohrungsformen, die sich mit dem Werkzeug der Fig. 1 und 2 herstellen lassen.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Fräswerkzeug 2 dient zum Aufboh ren eines Werkstücks 4, das in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien schematisch dargestellt ist. Genauer gesagt, dient das Werkzeug 2 dazu, eine vorgefertigte zylindrische Bohrung 6 des Werkstücks 4 aufzuweiten und ihr hierbei eine profilierte Kontur 8 zu verleihen.

Zur Veranschaulichung sind in Fig. 3 mehrere Werkstücke 4 a bis 4 i mit unterschiedlichen Bohrungen dargestellt, die mit dem Werkzeug 2 der Fig. 1, 2 hergestellt werden können.

Das Fräswerkzeug 2 besitzt eine Bohrstange 10, die mit mehreren über den Umfang verteilten Führungsleisten 12 zur Führung der Bohrstange 10 in der zylindrischen Bohrung 6 versehen ist. Das Werkstück 4 und die Bohrstange 10 sind relativ zueinander dreh bar und axial gegeneinander verschiebbar. Vorzugsweise steht die Bohrstange 10 still, während das Werkstück 4 umläuft; statt dessen könnte auch das Werkstück 4 stillstehen und die Bohrstange 10 umlaufen.

In einer exzentrischen Bohrung der Bohrstange 10 ist eine Ex zenterspindel 14 drehbar gelagert. Die Exzenterspindel 14 nimmt einen Fräser 16 exzentrisch auf.

Der Fräser 16 besitzt einen aus dem vorderen Ende der Bohr stange 10 und der Exzenterspindel 14 vorstehenden Fräser kopf 18 mit mehreren über den Umfang verteilten Schneidkörpern 20, die mit vom vorderen Ende des Werkzeuges 2 abgewandten Schneidkanten versehen sind. Der Fräserkopf 18 ist durch eine Schraube 22 an einer Antriebsspindel 24 befestigt, die über Lager 26 und 28 in der Exzenterspindel 14 exzentrisch gelagert ist. Die Antriebsspindel 24 ist über eine (schematisch ange deutete) Gelenkwelle 30 mit einer (nicht gezeigten) Antriebs welle verbunden, welche von einem (ebenfalls nicht gezeigten) Antrieb in Drehrichtung angetrieben wird.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist die Achse A der Antriebsspindel 24 und damit die Drehachse des Fräsers 16 gegenüber der Achse B der Exzenterspindel 14 und die Achse B gegenüber der Achse C der Bohrstange 10 radial versetzt, und zwar um einen Betrag a bzw. b, wie in Fig. 2 dargestellt. Wird daher die Exzenterspindel 14 durch eine (nicht gezeigte) Verstellvor richtung in der Bohrstange 10 gedreht, so ändert sich der radiale Abstand zwischen der Drehachse A des Fräsers 16 und der Achse C der Bohrstange 10; d. h., die Schneiden des Fräsers 16 werden gegenüber der Bohrstangenachse C radial verstellt.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Fräswerkzeugs ist wie folgt:
Zunächst wird der Fräser 16 in seine radial innerste Stellung eingefahren, wozu die Exzenterspindel 14 durch die (nicht ge zeigte) Verstellvorrichtung in der Bohrstange 10 gedreht wird. Anschließend wird die Bohrstange 10 mit dem Fräser 16 in die vorgefertigte zylindrische Bohrung 6 des Werkstücks 4 einge fahren. Das Werkstück 4 und der Fräser 16 werden angetrieben, so daß sie jeweils um ihre Achse C bzw. A umlaufen. Um nun mit dem Fräser 16 die profilierte Kontur 8 herzustellen, ist sowohl eine axiale wie auch radiale Zustellung des Fräser kopfes 18 erforderlich. Zu diesem Zweck wird zum einen die Bohrstange 10 mit dem Fräser 16 in Rückwärtsrichtung aus der Bohrung 6 herausbewegt. Zum anderen wird die Exzenterspindel 14 mit Hilfe der (nicht gezeigten) Verstellvorrichtung ge dreht, so daß der Fräserkopf 16 eine radiale Auswärtsbewegung relativ zur Bohrstange 10 ausführt. Auf diese Weise wird die profilierte Kontur 8 in das Werkstück 4 eingefräst.

Claims

1. Fräswerkzeug für eine numerisch gesteuerte Werkzeug maschine zum Bearbeiten einer Bohrung in einem Werkstück, mit einer relativ zum Werkstück drehbaren und axial ver schiebbaren Bohrstange und einem in der Bohrstange drehbar gelagerten Fräser, dessen Drehachse zur Bohrstangenachse radial versetzt ist, wobei die Bohrstange an ihrem Außen umfang mit Führungen zum Abstützen der Bohrstange in der Werkstückbohrung versehen ist, so daß die Bohrstange und der Fräser während der Bearbeitung relativ zur Werkstück bohrung axial verstellbar sind, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fräser (16) relativ zur Bohr stange (10) radial verstellbar ist und die Schneiden (20) des Fräsers (16) in Rückziehrichtung der Bohrstange gerich tet sind und in ihrer Arbeitsstellung radial über den Außendurchmesser der Bohrstange (10) vorstehen, so daß der Fräser (16) bei der Bearbeitung zusätzlich zu seiner Dreh- und Axialbewegung eine Radialbewegung relativ zur Werkstückbohrung (6) ausführen kann.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fräser (16) in einer Exzenter spindel (14) gelagert ist, deren Achse gegenüber der Achse der Bohrstange (10) radial versetzt ist und die zur radialen Verstellung des Fräsers (16) in der Bohrstange (10) drehbar ist.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fräser (16) eine in der Exzenterspindel (14) exzentrisch gelagerte Antriebsspindel (24) aufweist, die über eine Gelenkwelle (30) mit einer zur Exzenterspindel (14) konzentrischen Antriebswelle ver bunden ist.

4. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fräser in einem Schieber ge lagert ist, der zur radialen Verstellung des Fräsers an der Bohrstange radial verschiebbar angebracht ist.